RU30363U1 - Гофрированная конструкция под насыпью (варианты) - Google Patents

Description

ГОФРИРОВАННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПОД НАСЫПЬЮ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к гражданскому строительству и может быть использована при возведении мостовых сооружений, в частности путепроводов, предназначенных для пропуска одной автомобильной или железной дороги над другой при пересечении дорог в разных уровнях, а так же для пересечения малых и средних водотоков.

Особенностью настоящего периода времени является необходимость строительства, реконструкции и восстановления железнодорожных и автомобильных путепроводов и мостов, что предусматривает замену устаревших конструкций более экономичными и эффективными, имеющими высокую надежность и повышенный ресурс. При этом важнейшими проблемами при проектировании современных путепроводов и мостов являются:

обеспечение максимальной внутренней ширины пролета моста или проезда для путепровода при габарите по высоте 5,0 метров для автомобильных дорог;

обеспечение минимальных размеров насыпи на подходах к мосту или путепроводу. Не последнее место в этом вопросе занимает также проблема снижения стоимости строительства и сроков проведения работ,

В качестве аналогов предлагаемой полезной модели могут быть рассмотрены незамкнутые арочные мосты, а также водопропускные сооружения.

aOr-31,0 72-07

МгаС 7 E01F5/00

EO ID 4/00, 1/00

вплотную одна к другой по продольной оси моста оболочек, каждая из которых образована из объединенных между собой шпоночными соединениями железобетонных плит. Концевые участки каждой плиты выполнены с расположенной в бетоне наклонной стержневой арматурой с выступающими концами, а сверху и снизу концевые участки плит армированы металлическими полосами, жестко соединенными между собой.

Известен также арочный засыпной мост 2, включающий опоры, опирающуюся на них арку, выполненную по длине моста сборной из установленных вплотную друг к другу и объединенных между собой оболочек, состоящих из блоков. Каждый блок выполнен в виде железобетонной полуарки переменного по длине сечения, увеличивающегося от концов блока к его середине. Опоры моста могут быть выполнены на свайном фундаменте с ростверками, расположенными на уровне, соответствующем минимально возможной высоте.

Арочные засыпные мосты 1 и 2 имеют довольно простые конструкции, однако их существенным недостатком является наличие громоздких железобетонных элементов пролетных строений, а, следовательно, высокая материалоемкость и трудоемкость процесса их возведения.

Известна также конструкция водопропускной трубы, возведенной под насыпью, описанная в литературе 3 . Труба монтируется из лотка, стен и перекрытия с образованием между ними зазоров. Стыки лотка со стенами омоноличены. Вокруг трубы выполнена засыпка. Недостатком известной конструкции 3 является необходимость омоноличивания стыков, что создает жесткую конструкцию с неравномерным распределением нагрузок на свод трубы.

Известен путепровод туннельного типа 4, в котором гибкий гофрированный свод дополнен гибким гофрированным лотком. Лоток опирается на основание, представляющее собой подушку, уложенную в котлован. Свод с лотком образуют гофрированную трубу, над которой установлена гидроизоляция. Таким образом, пролетное строение путепровода 4 выполнено в виде сплошной металлической гофрированной трубы, в которой выровнены как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки не только по дуге свода, но и по всему периметру гофрированной структуры. Конструкция проста, компактна и технологична. Однако максимальная ширина проезда известного путепровода 4 составляет не более 10 метров при габарите по высоте 5 метров.

Известно водопропускное сооружение под насыпью, описанное в литературе 5. Устройство 5 содержит гибкий свод пол круглого сечения, установленный на бетонные или железобетонные фундаментные блоки. К фундаментным блокам прикреплены одним концом гибкие опорные пластины. К другим концам опорных пластин монтируют и прикрепляют свод из гофрированного металла. В известном водопропускном сооружении 5 обеспечено выравнивание нагрузок по дуге свода, однако недостатком конструкции данного сооружения является ограниченность ширины проезда и габарита по высоте. При сооружении такой конструкции из гофрированных металлических листов заводского изготовления, имеющих толщину не более 8 мм, максимальная ширина проезда может быть не более 10 метров при габарите по высоте 5 метров.

Этот недостаток устранен в известной металлической гофрированной трубе 6, наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели. Несомненным достоинством известной

металлической гофрированной трубы 6 является попытка увеличения ширины проезда, что достигается за счет повышения жесткости гофрированной конструкции путем введения дополнительной стяжной системы. Известная гофрированная труба 6 состоит из соединенных между собой гофрированных элементов, основания для пропуска внутри трубы железнодорожных путей, автодороги или водотока, а также грунтовой засыпки над трубой. Внутри трубы смонтирована стяжная система, состояпдая из жестких распределительных балок, соединенных тягами и закрепленных на теле трубы по периметру. Однако, пропуск нагрузок в известной металлической гофрированной трубе 6 существенно ограничен в связи с тем, что стяжная система расположена во внутренней полости трубы, значительно сокраш,ая свободное пространство, предназначенное для пропуска нагрузок.

Задачей полезной модели является увеличение внутренней ширины проезда при сохранении габарита по высоте не менее 5,0 метров и одновременном обеспечении минимальных размеров насыпи на подходах к путепроводу.

Для решения указанной задачи предлагается два варианта выполнения гофрированной конструкции под насыпью. По первому варианту (см. п. 1 формулы полезной модели) предложена гофрированная конструкция под насыпью, которая, как и наиболее близкая к ней, выбранная в качестве прототипа, содержит размеп,енные в насыпи опоры, установленные на основании, и гибкий свод из соединенных между собой гофрированных элементов. Гибкий свод жестко закреплен на опорах. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличаюш,ей ее от известной, принятой за прототип металлической гофрированной трубы 6, является то, что гибкий гофрированный свод выполнен в виде, по меньшей мере, из двух сопряженных арок. В насыпи установлены боковые стены из

габионов, засыпка пространства между которыми выполнена армированным послойно уплотненным грунтом.

Во втором варианте (см. п. 2 формулы полезной модели) предложена гофрированная конструкция под насыпью, которая, как и предложенная в первом варианте конструкция, содержит размещенные в насыпи опоры, установленные на основании, и гибкий свод из соединенных между собой гофрированных элементов, жестко закрепленный на опорах. Гибкий гофрированный свод выполнен в виде, по меньшей мере, из двух сопряженных арок. В насыпи установлены боковые стены из габионов, засыпка пространства между которыми выполнена армированным послойно уплотненным грунтом. В отличие от первого варианта, конструкция усилена стяжной системой из балок, закрепленных на гофрированном своде, причем стяжная система расположена с внешней стороны гофрированного свода и выполнена в виде усиливающих поясов, соединенных с продольными несущими балками.

Как в первом, так и во втором варианте предлагаемой полезной модели арки гибкого гофрированного свода в поперечном сечении могут иметь одинаковые или разные радиусы.

Выполнение задач, поставленных при создании полезной модели, стало возможным благодаря следующему.

В предлагаемой полезной модели, как в первом, так и во втором варианте пролетное строение путепровода, представляющее собой гибкий гофрированный свод, выполнено в виде нескольких (по меньшей мере, двух) арок, в то время как в прототипе гофрированный свод однорадиусный. Как уже указывалось выше, основными критериями при проектировании путепроводов является максимальная внутренняя ширина проезда при габарите по высоте 5,0 метров и минимальный

размер насыпи на подходах к путепроводу. Простые расчеты и представленные на фиг. 1 геометрические построения наглядно иллюстрируют преимущества многорадиусной гофрированной конструкции по сравнению с однорадиусной с точки зрения упомянутых выше критериев. На фиг. 1, схематично изображающей поперечный разрез арки путепровода, введены следующие обозначения:

пунктирная линия - контур однорадиусной конструкции путепровода, радиус которой R i 6,7 м;

сплошная линия - контур трехрадиусной конструкции путепровода, выполненного в виде двух сопряженных арок, накрытых третьей. В данном конкретном примере радиусы арок R2 и Кз одинаковые и составляют 4,4 м, а радиус накрывающей арки R 4 14,9 м;

линия пунктир с точкой - контур однорадиусной конструкции путепровода, радиус которой R 5 - 7,6 м;

Н - высота габарита;

HI- высота до верха конструкции путепровода;

L, LI - ширина проезда для однорадиусной и двухрадиусной конструкции путепровода соответственно.

Из рассмотрения фиг. 1 можно сделать следующие выводы.

Нри однорадиусной (Ri 6,7 м) конструкции путепровода можно обеспечить ширину проезда L 9,1 м при габарите по высоте Н 5, О м и высоте до верха конструкции Н i 6,7 м.

В многорадиусной, например, двухрадиусной конструкции при тех же высотах Н 5,0м и HI 6,7 м ширрша проезда LI составляет уже 12,9 м, то есть в 1,42 раза больше, чем в однорадиусной конструкции путепровода.

R 5 7,6 м (на фиг. 1 показан линией пунктир с точкой). Однако при этом высота насыпи увеличится на 0,9 м (7,6 - 6,7), что потребует дополнительных затрат.

Таким образом, из рассмотрения фиг. 1 видно, что многорадиусная конструкция по сравнению с однорадиусной конструкцией прототипа позволяет существенно увеличить ширину пролета при одинаковой внутренней высоте.

В оба варианта заявляемых конструкций введены также новые, отсутствующие в прототипе существенные признаки, касающиеся насыпи и грунтовой засыпки, а именно: в насыпи установлены боковые стены из габионов, засыпка пространства между которыми выполнена армированным послойно уплотненным грунтом. Введение этих признаков обусловлено следующим. Особенностью металлических гофрированных конструкций, представляющих собой гибкую структуру, является их совместная работа с окружающим грунтом. Вертикальная нагрузка воспринимается металлом конструкции и через ее боковые поверхности передается грунту, расположенному вокруг нее. Если рядом с конструкцией грунт не будет сопротивляться этому силовому воздействию, то конструкция получит недопустимые деформации с потерей устойчивости и разрушением. Поэтому проектированию и расчету подлежит конструкция металлической гофрированной трубы совместно с окружающим грунтом, с определением, как параметров металлической конструкции, так и выполнением требований к боковым стенам надарочного строения и застенной грунтовой засыпки.

Как уже указывалось выше, предложенная во втором варианте (см. п. 2 формулы полезной модели) гофрированная конструкция под насыпью содержит еще один существенный признак, а именно - стяжную систему из балок, закрепленных на гофрированном своде. Однако в отличие от

прототипа, в котором стяжная система расположена во внутренней полости трубы, значительно сокращая свободное пространство, предназначенное для пропуска нагрузок, стяжная система, предложенная во втором варианте заявляемой полезной модели, расположена с внешней стороны гофрированного свода и выполнена в виде усиливающих поясов, соединенных с продольными несущими балками, не уменьшая таким образом размеры пролета.

Дополнительные признаки, включенные в третий пункт формулы полезной модели, касающиеся различных вариантов выполнения радиусов арочного свода, могут относиться как к первому, так и ко второму вариантам предлагаемой полезной модели. Эти признаки обеспечивают разнообразные конструктивные возможности реализации предлагаемой полезной модели.

Таким образом, совокупность указанных выще признаков позволяет решить поставленные задачи.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлен один из конкретных примеров реализации предлагаемой гофрированной конструкции под насыпью в соответствии с п. 2 формулы полезной модели.

На фиг. 2 изображено сечение грунтовой призмы вдоль оси железнодорожного полотна;

на фиг. 3 - сечение А - А на фиг. 2;

на фиг. 4 - сечение Б - Б на фиг. 2.

Предлагаемаягофрированная конструкция под насыпью

предназначена для пропуска под железной дорогой автомобильной дороги и состоит из проходящего в теле насыпи 1 пролетного строения, представляющего собой арочный свод, состоящий из двух арок 2 и 3, имеющих одинаковые радиусы, и третьей арки 4, охватывающей арки 2 и

3, и имеющей больший радиус. Гибкий гофрированный свод жестко закреплен на опорах 5, 6 фундамента, который может быть сооружен на естественном или свайном основании. Металлическая гофрированная конструкция состоит из элементов заводского изготовления - гофрированных листов, изогнутых по радиусу ее поперечного сечения. Элементы имеют гофры высотой 57 мм с гребнями, расположенными на расстоянии 164 мм друг от друга. Полезные размеры листов по окружности до 2500 мм, а вдоль конструкции 1084 мм. Толщина листов до 8 мм. Для защиты от коррозии на металлических гофрированных элементах, болтах и гайках в заводских условиях выполнено покрытие горячей оцинковкой толщиной не менее 85 мкм. Гофрированный свод снабжен усиливающими поясами 7, 8, 9, 10 и 11 (см. фиг. 3), предназначенными для усиления гофры. Усиливающие пояса 7 - 11 устанавливаются с щагом, определяемым расчетами. Между поясами с двух сторон монтируются продольные усиливающие балки 12, 13. Над арочным сводом расположены боковые стены 14, 15, образованные коробчатыми габионами 16. Продолжением боковых стен 14, 15 из габионов 16 являются обсыпные устои 17, 18, заходящие в конус насыпи 1. Пространство между боковыми стенами 14, 15 заполняется армированным грунтом 19 с послойным уплотнением. В качестве армирующих связей грунта засыпки между боковыми стенами 14, 15 используются геосетки 20, которые прикрепляются к противоположным габионам, ограничивающим армогрунтовый массив, создавая единую взаимно удерживающую систему. Для предотвращения вымывания грунта 19 засыпки в габионы 16 по их тыльной грани (прилегающей к засыпке) устраивается обратный фильтр 21 из геотекстиля (нетканого материала) с размерами полотен по длине не менее 2,5 м для габионов высотой 0,5 м и 3,0 м для габионов высотой 1,0 м.

фундаментом 22, 23 боковых стен 14, 15 служат такие же габионы 16, заглубляемые в грунт ниже поверхности земли не менее чем на глубину промерзания грунта. Протяжение боковых стен 14, 15 вдоль оси пути определяется из условия сопряжения их конусами с прилегающими насыпями. Крутизна откосов конусов принята 1:1,5, Заделка стен в конус не менее 1 м. Общий вид стены в продольном направлении - трапецеидальный с меньшим основанием у подошвы (см. фиг. 2). Над сводом гофрированной конструкции для предотвращения попадания воды внутрь путепровода установлена геомембрана 24 из полиэтиленовой пленки высокой плотности толщиной не менее 1мм и разрушающим напряжением при растяжении не менее 100 кг/см.

Монтаж путепровода производят следующим образом. Под будущей гофрированной конструкцией сооружается фундамент на естественном или свайном основании известными способами. Далее осуществляется сборка гофрированной конструкции. Гофрированные конструкции одного радиуса собираются из отдельных элементов в готовые секции на монтажной площадке, при этом соединение элементов выполняется внахлест на болтах. Между собой секции монтируется при помощи крана на месте строительства.

Для предотвращения попадания воды внутрь туннеля отверстия вокруг болтов снаружи покрываются обмазочной гидроизоляцией. После этого за стенками трубы устраивается грунтовая призма, форма которой представлена на фиг. 2. Грунтовая призма засыпается с послойным уплотнением. Уплотнение осуществляется при помощи виброкатков или вибротрамбовок. Контроль коэффициента уплотнения производится стабилометрами. Поверх свода трубы также делается засыпка грунтом, а затем устанавливается мембранная гидроизоляция.

Таким образом, в заявляемой полезной модели, как в первом, так и во втором варианте за счет выполнения гибкого гофрированного свода в виде многорадиусной арочной конструкции существенно увеличена ширина проезда при одинаковой внутренней высоте и мршимальном размере насыпи по сравнению с однорадиусной конструкцией прототипа. Кроме того, во втором варианте выполнения конструкция усилена стяжной системой из балок, закрепленных на гофрированном своде, причем стяжная система расположена с внешней стороны гофрированного свода, а не внутри него, как в прототипе. Благодаря этому появилась дополнительная возможность увеличения внутренней ширины проезда при сохранении габарита по высоте не менее 5,0 метров и одновременном обеспечении минимальных размеров насыпи на подходах к путепроводу.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ НСТОЧНИКИ:

1.Авт. свид. СССР 1758137, кл. E01D 1/00, опубл. 1992 г.

2.Патент РФ 2107770, кл. E01D 4/00, опубл. 1998 г.

3.Авт. свид. 1585428, кл. E01F 5/00, опубл. 1990 г.

4.Свидетельство на полезную модель РФ 19844, опубл. 2001г.

5.Авт. свид. СССР 1717695, кл. E01F 5/00, опубл. 1992г.

6.Свидетельство на полезную модель РФ 19055, опубл. 2001г. прототип.

Claims (3)

1. Гофрированная конструкция под насыпью, содержащая размещенные в насыпи опоры, установленные на основании, и гибкий свод из соединенных между собой гофрированных элементов, жестко закрепленный на опорах, отличающаяся тем, что гибкий гофрированный свод выполнен в виде, по меньшей мере, из двух сопряженных арок, при этом в насыпи установлены боковые стены из габионов, засыпка пространства между которыми выполнена армированным послойно уплотненным грунтом.

2. Гофрированная конструкция под насыпью, содержащая размещенные в насыпи опоры, установленные на основании, гибкий свод из соединенных между собой гофрированных элементов, жестко закрепленный на опорах, и стяжную систему из балок, закрепленных на гофрированном своде, отличающаяся тем, что гибкий гофрированный свод выполнен в виде, по меньшей мере, из двух сопряженных арок, стяжная система расположена с внешней стороны гофрированного свода и выполнена в виде усиливающих поясов, соединенных с продольными несущими балками, при этом в насыпи установлены боковые стены из габионов, засыпка пространства между которыми выполнена армированным послойно уплотненным грунтом.

3. Гофрированная конструкция под насыпью по п.1 или 2, отличающаяся тем, что арки свода в поперечном сечении имеют одинаковые или разные радиусы.